Розрахунок прямоточної барабанної сушильної установки

ВВЕДЕННЯ

Барабанні сушильні установки безперервної дії застосовуються для сушіння кускових, кристалічних і зернових матеріалів сушильним агентом. Останнім можуть служити топкові гази, одержувані від спалювання твердого, рідкого й газоподібного палива в суміші з повітрям, або повітря, попередньо нагрітого у калорифері.

Принципова схема прямоточної барабанної сушильної установки представлена на рис.1.

Основним апаратом є похило встановлений обертовий циліндричний барабан БС, на корпус якого надіті два бандажі й зубчастий вінець. Похиле положення його (0,5-6° до обрію) необхідно для полегшення переміщення матеріалу по барабані. Бандажами барабан опирається на вільно обертові ролики, установлені на рамках опорної й опорно-завзятої станцій. Два завзятих ролики, установлені на рамі опорно-завзятої станції, обмежують осьовий зсув барабана.

Барабан обертається навколо своєї осі зі швидкістю 1-8 об/хв. Усередині корпуса залежно від  властивостей  матеріалу, що висушується, установлюються різні насадки, що сприяють рівномірному розподілу матеріалу по перетині барабана й інтенсивному перемішуванню його в процесі сушіння. Завдяки розвитій поверхні зіткнення сушильного агента з матеріалом, забезпечується інтенсивний тепло- і масообмін.

Вологий матеріал з бункера Б1 за допомогою дозатора Д подається в обертовий сушильний барабан БС. Противотоком матеріалу в сушарку подається сушильний агент - повітря, нагріте попередньо в паровому пластинчастому калорифері К. З боку виходу повітря розташовують циклон Ц для очищення повітря від пилу й вентилятор В, за допомогою якого здійснюється транспортування сушильного агента через сушильну установку. Витяжний вентилятор, звичайно, установлюють за циклоном, тому що при цьому його ротор захищається від зношування частками висушеного матеріалу. Після циклону відбувається додаткове очищення у рукавному фільтрі РФ. У фільтр запилений газ, що нагнітаємий вентилятором В, проходить через рукава, де пил осаджується в порах тканини. Очищений газ через вихлопну трубу віддаляється з апарату. Пил, після механічного струшування рукавів вивантажується шнеком через шлюзовий затвор. Висушений матеріал з барабана надходить у проміжний бункер Б2, а з нього на стрічковий транспортер ЛТ.

Метою розрахунку сушильної установки є визначення розмірів сушильного барабану, розрахунок і вибір допоміжного устаткування, що входить у технологічну схему установки, розрахунок матеріальних потоків, витрат тепла й енергії.

Рисунок 1. – Принципова схема протиточної сушильної установкиЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ

Розрахувати барабанну сушильну установку безперервної дії з підйомно-лопастевими перевалочними пристроями для сушіння залізного колчедану, підігрітим у калорифері, при наступних умовах:

1. Продуктивність установки по вологому матеріалі G₁=1500 кг/год;

2. Початкова вологість матеріалу W₁ = 6 %;

3. Кінцева вологість матеріалу W₂ = 1,5 %;

4. Розмір шматків матеріалу d = 0-4 мм;

5. Температура повітря на вході в сушарку t₁ = 100 °C;

6. Температура повітря на виході із сушарки t₂ = 55°C;

7. Температура матеріалу до сушіння θ₁ = 8 °C;

8. Температура матеріалу після сушіння θ₂ = 55 °C;

9. Питомі втрати тепла в навколишнє середовище q_n = 22,6 кДж;

10. Тиск пари, що гріє, обігрівальний калорифер Р_{г. п.} = 0,392 МПа

11. Місце будівництва - м. Дніпропетровськ;

12. Сушарка протитечна;

13. Тиск у сушарці атмосферний.

1 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК СУШАРКИ

1.1. Визначаємо кількість вологи W, що випаровує в сушарці:

,

(1.1)

де G₁ – продуктивність установки по вологому матеріалу, кг/с; W₁ та W₂ – початкова та кінцева вологість матеріалу, %.

1.2. Продуктивність сушарки по висушеному матеріалу G₂, кг/с, становить:

,

(1.2)

1.3. Питома витрата тепла на нагрівання висушеного матеріалу, q_м, Дж/кг:

,

(1.3)

де С₂ - теплоємність висушеного матеріалу, Дж/(кг К); С₂ = 923 Дж/(кг К); θ₁ і θ₂ - початкова й кінцева температура матеріалу, °С.

1.4. Визначаємо величину внутрішнього балансу сушильної камери, ∆, Дж/кг, враховуючи, що в сушарці відсутні транспортні пристрої й не виробляється додаткове підведення тепла в сушарку:

,

(1.4)

де С_В - питома теплоємність вологи, що видаляється з матеріалу, Дж/(кг К) (тобто це теплоємність води при температурі θ₁).

Подальший розрахунок виробляється роздільно для літніх і зимових умов.

1.5. Літні умови.

Середні параметри зовнішнього повітря для Дніпропетровська (у літню пору): температура t₀ = 22,3 °C і відносна вологість φ₀ = 60 % (прил. 2).

На І-x - діаграмі (рис. 2) знаходимо крапку А, що характеризує стан зовнішнього повітря, і визначаємо його параметри - вологовміст, x_o, і ентальпію, І_o:

x_o = 0,0107 кг/кг сухого повітря;

І_o = 50000 Дж/кг сухого повітря;

Проводимо із крапки А вертикаль x_o = const до перетинання з ізотермою t₁ = 100 °C у крапці В, що визначає стан повітря на вході в сушарку:

x₁ = x_o = 0,0107 кг/кг сухого повітря;

І₁ = 133000 Дж/кг сухого повітря;

t₂ = 55°C.

На лінії І₁=const беремо довільну крапку е й проводимо з її горизонталь до перетинання в крапці f з лінією x_o = x₁ = const. Довжина відрізка e f = 15 мм.

Визначаємо відношення масштабів І-x - діаграми:

і знаходимо довжину відрізка еЕ, мм:

,

(1.5)

Відкладаємо відрізок еЕ із крапки е вниз (тому що він негативний) і через крапки В і Е проводимо пряму до перетинання з ізотермою t₂ = 55 °C у крапці D, що характеризує стан повітря на виході із сушарки: